一种TA12A异形机匣锻件制造方法与流程

本发明涉及锻件制造技术领域，尤其是一种TA12A异形机匣锻件制造方法。

背景技术：

TA12A合金是一种近α型热强钛合金，用于航空发动机压气机盘、鼓筒和叶片等零件。TA12A合金薄壁异形环件是航空发动机上常用的一种零件类型，如航空发动机上的加力筒体壳体锻件。

现有技术中，关于加力筒体壳体锻件的生产锻造方法很多，但大多数加工方法生产的加力筒体壳体锻件，其在上下两端的法兰部位容易产生不完整，即就是“缺肉”的缺陷(如图10所示)；造成这种缺陷的原因在于：锻件制坯时，所使用的是马架扩孔制异形环坯，因马架扩孔受人为因素影响较大，生产过程中可控性差，所制得的环坯两端法兰处聚料不足，且所聚的料在周向不均匀，导致锻件最终轧制时两端法兰部位缺肉，影响零件加工；而TA12A合金为近α型热强钛合金，其在加工制造时的难度较大，如果对其预热处理的方式不当，将会严重影响后续锻造过程的进行，导致制备的锻件产品品质较差，合格率较低。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种TA12A异形机匣锻件制造方法。

具体是通过以下技术方案得以实现的：

一种TA12A异形机匣锻件制造方法，包括棒材锯切、预热、制备矩形环坯、装入胎模、第一次冲压、翻转、第二次冲压、环轧步骤，所述的预热是在加热至相变点下20-40℃的温度，并保温，保温根据棒材的有效厚度，按照每10mm有效厚度保温6min。通过预热过程中温度和保温方式的控制，确保棒材受热均匀，确保在后续成型加工过程中的难度降低，而且能够促使锻件自然成型，提高产品的合格率。

一种TA12A异形机匣锻件制造方法，包括以下步骤：

1)将TA12A棒材锯切，加热到相变点下20-40℃温度范围内保温，保温根据棒材的有效厚度，按照每10mm有效厚度保温6min；

2)将保温完成的棒材镦粗、冲孔、马架扩孔、轧制，获得矩形环坯；

3)将左半圆模和右半圆模对齐拼装到套环内，组成胎模，并在拼装好的胎模下垫上垫环；

4)将矩形环坯按照步骤1)的加热方式加热并保温处理后，再将其装入胎模内，将冲头放入矩形环坯上端，在压机带动下，上砧对冲头施加压力F1；使得矩形环坯在冲头的作用下扩大并填充胎模，获得异形环坯A；

5)将胎模与异形环坯A作为一个整体翻转180℃，取掉垫环，在压机带动下，上砧对异形环坯A施加压力F2；使得异形环坯A在上砧的作用下填充胎模，获得异形环坯B；

6)将异形环坯B加热到≥850℃，并且在异形环坯B能够承受的温度范围下，放在环轧机上，环轧，即可获得锻件。

通过制造工艺的改进，采用胎模制坯的方式，使得在制坯过程中所导致的环坯两端法兰处聚料不足、周向聚料不均的缺陷得到了解决，有效了提高了环坯锻件的品质，确保了零件加工的合格率。

所述的环轧，环轧机的主辊模具的转速为0.1-0.3r/s，芯辊模具在压力F3作用下对异形环坯B进行轧制，在轧制咬入阶段将芯辊进给速度由0mm/s增加到0.2mm/s，使环坯咬入轧制；在稳定轧制阶段将芯辊进给速度由0.2mm/s增加到0.4mm/s，使环坯稳定轧制，直径不断长大；在校圆、整形阶段将芯辊进给速度由0.4mm/s逐渐减小到0.1mm/s，使环件的椭圆度和尺寸符合要求，获得锻件。确保在锻件精细化加工处理过程中，能够降低锻件制备的难度，提高锻件的合格率。

优选，所述的压力F3为650T。这里T是力学单位中的吨的意思。

优选，所述的压力F1为15～20MN。这里的MN代表的是兆牛。

优选，所述的压力F2为10～15MN。这里的MN代表的是兆牛。

通过上述制造方法获得的TA12A异形机匣锻件，其未出现现有加工方法中，所导致的环坯两端法兰处聚料不足、周向聚料不均的缺陷，提高了锻件的品质，降低了零件加工的难度，提高了零件合格率。

为了能够适应TA12A异形机匣锻件制造，确保环坯两端法兰处聚料不足、周向聚料不均的缺陷得到解决，在进行锻件制造处理过程，其有必要应用一种模具，该模具具体，包括左半圆模、右半圆模、套环和垫环，左半圆模和右半圆模相对设置，并套在套环内，形成胎模，垫环垫在胎模下，有效的使得锻件制备过程中，环坯两端法兰处聚料不足、周向聚料不均的缺陷得到弥补，有效提高了锻件的品质。

附图说明

图1为矩形环坯结构示意图。

图2为胎模结构示意图。

图3为矩形环坯与胎模装配图。

图4为第一次冲压示意图。

图5为第一次冲压结束后的示意图。

图6为第二次冲压示意图。

图7为第二次冲压结束后的示意图。

图8为环轧机轧制示意图。

图9为本发明创造的工艺流程图。

图10为现有加工工艺制备出来的锻件产品。

1-矩形环坯 2-左半圆模 3-右半圆模 4-套环 5-垫环 6-冲头 7-上砧 8-异形环坯A 9-异形环坯B 10-主辊模具 11-芯辊模具 12-锻件。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

实施例

一种TA12A异形机匣锻件制造方法，将TA12A棒材锯切，加热到相变点下20-40℃温度范围内保温，保温根据棒材的有效厚度，按照每10mm有效厚度保温6min，并进行镦粗、冲孔、马架扩孔、轧制，获得如图1所示的矩形环坯1；将左半圆模2和右半圆模3对齐拼装到套环4内，组成如图2所示的胎模；将矩形环坯1再加热处理后，将其装入如图2所示的胎模内，并在胎模下垫上垫环5，形成如图3所示的结构；并且在此处的再加热处理是使得矩形环坯1能够变形为止，在某些实施例中，优选是按照加热到相变点下20-40℃温度范围内保温，保温根据棒材的有效厚度，按照每10mm有效厚度保温6min；在某些实施例中，对于加热到相变点下的温度优选为30℃。

在形成如图3所示的结构后，按照图4所示，将冲头6放入矩形环坯1上端，在压机带动下，上砧7对冲头6施加压力F1；使得矩形环坯1在冲头6的作用下扩大并填充胎模，形成如图5的结构，获得异形环坯A8。

获得异形环坯A8后，将胎模与异形环坯A8作为一个整体翻转180℃，取掉垫环5，形成如图6所示的结构，并在压机带动下，上砧7对异形环坯A8施加压力F2；使得异形环坯A8在上砧7的作用下填充胎模，获得异形环坯B9；形成如图7所示的结构。

将异形环坯B9加热到≥850℃，并且在异形环坯B9能够承受的温度范围下，放在环轧机上，按照图8所示的方法进行环轧，即可获得锻件12。

优选在某些实施例中，如图4所示的压力F1为15～20MN。这里的MN代表的是兆牛。优选在某些实施例中，如图6所示的，压力F2为10～15MN。这里的MN代表的是兆牛。优选在某些实施例中，如图8所示的压力F3为650T。这里T是力学单位中的吨的意思。

具体为了能够使得锻件精细化尺寸、形状复合标准要求，在某些实施例中，环轧机的主辊模具的转速为0.1-0.3r/s，芯辊模具在压力F3作用下对异形环坯B进行轧制，在轧制咬入阶段将芯辊进给速度由0mm/s增加到0.2mm/s，使环坯咬入轧制；在稳定轧制阶段将芯辊进给速度由0.2mm/s增加到0.4mm/s，使环坯稳定轧制，直径不断长大；在校圆、整形阶段将芯辊进给速度由0.4mm/s逐渐减小到0.1mm/s。

并将上述制造方法获得的锻件与现有技术中如图10所示的锻件相比，其能够明显的改善两端法兰部位的聚料品质，使得聚料充足、周向聚料均匀，提高了锻件的品质，降低了TA12A异形机匣零件加工难度，提高了零件加工合格率。

本发明创造优选是采用了胎模结构来进行扩孔处理，使得聚料充足、周向聚料均匀，而具体采用的胎模结构为：包括左半圆模、右半圆模、套环和垫环，左半圆模和右半圆模相对设置，并套在套环内，形成胎模，垫环垫在胎模下。

本发明创造采用的TA12A棒材的化学成分百分含量如下表1所示：

表1

本发明创造的上述实施例仅限于对本发明创造的技术方案做出解释和说明，并非对本发明创造的技术方案做出限定，本领域技术人员在此基础上做出的非突出的实质性特征和非显著进步的改进，均属于本发明创造的保护范围。